太陽能LED庭院燈的系統(tǒng)構(gòu)成
重慶太陽能燈該庭院燈的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1、圖2所示。其中的關(guān)鍵是智能控制系統(tǒng),其性能直接決定著整個系統(tǒng)的優(yōu)劣。該智能控制系統(tǒng)的具體功能包括:根據(jù)蓄電池特性和環(huán)境溫度等參數(shù),對蓄電池進行精確的充放電管理和保護;根據(jù)天氣狀況和蓄電池狀態(tài),實時選擇和切換最佳供電方式,充分利用太陽能,降低系統(tǒng)投資成本,保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行;實時采集外界光照情況,并結(jié)合聚光結(jié)構(gòu),精確計算和調(diào)整LED燈的亮度,在充分滿足照明需求的前提下,最大程度地追求節(jié)能環(huán)保。
為了充分結(jié)合與發(fā)揮太陽能和LED照明的優(yōu)勢,擴大太陽能LED燈的應(yīng)用領(lǐng)域,我們設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)新穎獨特的市電互補聚光型太陽能LED庭院燈。該太陽能LED庭院燈燈桿作為支撐體,穿過頂部太陽能電池板的中間,LED燈安裝于太陽能電池板的背部,LED燈靠近燈桿的內(nèi)側(cè)區(qū)域安裝有反光結(jié)構(gòu)進行聚光。該庭院燈可應(yīng)用于公園、社區(qū)、步行街等公共場所的休息娛樂亭、售賣亭、服務(wù)站等場地,通過智能控制系統(tǒng)的管理控制提供了一種穩(wěn)定高效、節(jié)能環(huán)保、綠色健康的照明供電方案。
1)太陽能市電互補供電部分。該庭院燈以太陽能發(fā)電為主,以市電供電為輔:在天氣晴朗日照充足的情況下,白天太陽能電池充分發(fā)電同時為蓄電池充電,夜晚蓄電池向LED燈供電;在陰雨天太陽能電池停止發(fā)電,蓄電池蓄電不足時,切換到市電供電。采用這樣的太陽能市電互補供電方式,可以在充分利用太陽能的前提下,保障系統(tǒng)在持續(xù)陰雨等各種惡劣天氣下正常穩(wěn)定運行,又能有效減小光伏組件和蓄電池的容量。既有明顯的節(jié)能減排效果,又能減小系統(tǒng)的一次性投資成本,是太陽能LED庭院燈照明目前推廣普及的有效方式。
太陽能市電互補供電部分包括太陽能電池、蓄電池、市電系統(tǒng)以及對應(yīng)的電壓電流采集電路、充放電控制電路和供電切換電路。電壓電流采集電路讀取太陽能電池電壓、蓄電池電壓等控制參數(shù),充放電控制電路實現(xiàn)太陽能電池對蓄電池的充放電管理、控制和保護,供電切換電路根據(jù)不同情況實現(xiàn)蓄電池供電和市電供電的切換。
2)智能化LED驅(qū)動部分。智能化驅(qū)動部分主要包括光敏傳感器、PWM控制部分、LED恒流驅(qū)動電路。
該聚光型LED庭院燈能夠根據(jù)外界光照情況的變化實時調(diào)整亮度,在滿足照明區(qū)域照明需求的前提下,最大程度地實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。LED燈亮度的調(diào)節(jié)是通過調(diào)整LED恒流驅(qū)動電路的輸出電流的大小來實現(xiàn)的;LED通斷好控制,半導(dǎo)通難以控制,且發(fā)光效率低、發(fā)熱高,不利于正常工作,因此本系統(tǒng)利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光原理,采用PWM方式調(diào)節(jié)驅(qū)動電流大小,從而調(diào)節(jié)LED燈的亮度。PWM調(diào)光原理基于視覺殘留效應(yīng),用全亮度的頻率調(diào)節(jié)替代全時段的亮度調(diào)節(jié),通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比實現(xiàn)LED亮度的調(diào)節(jié),這是由于對于LED而言,通斷好控制,半導(dǎo)通難以控制且發(fā)光效率低。系統(tǒng)根據(jù)外界光照強度劃分為6個照明等級(對應(yīng)PWM波占空比0、20%、40%、60%、80%、100%)調(diào)節(jié)LED燈亮度,環(huán)境光線越暗,照明等級越高,LED燈越亮。智能控制系統(tǒng)的微處理器采集環(huán)境光強,結(jié)合聚光光學(xué)結(jié)構(gòu),精確計算出對應(yīng)的照明等級,輸出對應(yīng)占空比的PWM波,實現(xiàn)對LED燈亮度的智能控制。
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